In this thesis, acoustofluidic platforms have been developed to manipulate microparticles inside a microfluidic channel and a sessile droplet. Acoustofluidic devices utilized for this purpose are based on surface acoustic waves and Lamb waves. Separation of two different sized particles, with diameter difference less than one micrometer, is realized by the high frequency travelling waves. Another travelling waves-based device is further used to demonstrate tri-particle separation where waves originate from two opposite locations of the microchannel and form uniquely observed microchannel anechoic corners within the channel. The acoustofluidic platform is used to perform size-independent separation of particles as well. Similarly, particles manipulation and separation have been demonstrated within sessile droplets. The fundamental principles behind the efficient manipulation of microparticles are the direct acoustic radiation forces by the travelling and standing acoustic waves which are combined with the acoustic streaming flow based drag force to obtain desired results. The dimensions of the fluidic domain carrying the particles are important parameters along with the frequency of the incident waves and the diameter of the particles. Theoretical estimation of the acoustic radiation force provides the necessary framework to choose appropriate experimental conditions for a particular application.
이 학위논문에서는 미세유체 채널 및 정지 액적 내부의 입자를 제어하기 위한 음향유체 플랫폼을 다룬다. 이러한 목적을 가진 음향유체 디바이스는 표면탄성파와 램브파에 기반한다. 고 주파수의 진행표면탄성파를 이용해 직경 차이가 1 마이크로미터보다 작은 두 입자들의 분리를 구현한다. 또다른 진행파 기반의 디바이스는 미세유체 채널의 다른 두 곳에서 음향파를 생성하고, 이들은 채널 내부에서 특이하게 관측되는 무반향 모퉁이 공간을 형성하여 세 입자의 분리가 가능케한다. 음향유체 플랫폼은 또한 크기에 무관한 분리를 수행할 수 있다. 비슷하게 입자 제어와 분리는 정지 액적 내부에서 이루어진다. 효과적인 입자 제어를 위한 기초 원리는 원하는 목적을 얻기 위한 음향 스트리밍 유동 기반 항력과 결합하는 진행, 정상표면탄성파의 직접적인 음향방사력이다. 입자를 포함하는 유체 영역의 치수는 입사파의 주파수와 입자의 직경과 더불어 중요한 파라미터이다. 음향방사력의 이론적인 예측은 응용을 위한 적절한 실험 조건을 선택하는데 있어서 필수적인 토대를 제공한다.
